Shear Band Patterns in Metallic Glasses under Static Indentation, Dynamic Indentation, and Scratch Processes

Abstract

The deformation structure in terms of shear band patterns in bulk metallic glasses (BMGs) under static indentation, dynamic indentation, and dynamic scratch tests has been investigated. The evolved shear band patterns appear to be a strong function of loading rate, although the plastic regions beneath the loading surface have similarities in shape irrespective of loading type. Comparison of currently available modeling estimates with experimental measurements has revealed that these models predict the plastic zone size reasonably well at low loads but deviate considerably at higher loads. The variation in spacing of shear bands is rationalized on the basis of the shear displacement accommodated by the shear bands formed under different loading rates, which results from a proposed shear-band formation mechanism based on the momentum diffusion model.

Mechanical performance of metallic glasses during nanoscratch tests

“…Nanomechanical and nanotribological property studies are needed to develop a fundamental understanding of surface and interfacial phenomena at small scale, such as the micro/nanostructures used in micro-electro-mechanical systems (MEMS), nano-electromechanical systems (NEMS), and other industrial applications. However, although mechanical scratching has been widely used to evaluate the nanotribological properties of various metallic, ceramic and polymeric thin film materials [15], to date only few experimental investigations have been dedicated to amorphous metals [16][17][18][19][20][21].…”

Evolution of shear bands in bulk metallic glasses under dynamic loading

“…the strain rate sensitivity of strength, the corresponding deformation structure, and temperature rise, has also been reported (Bruck et al, 1996;Hufnagel et al, 2002;Subhash et al, 2002;Li et al, 2003). Recently, shear band pattern under dynamic indentation (Subhash and Zhang, 2007a) and dynamic scratch process (Subhash and Zhang, 2007b) as well as the strain rate sensitivity of hardness have also been reported.…”

Opportunity estimation of optical method application in problem of kinematic characteristics registration of dynamic indenting process

“…Отличительными особенностями метода являются его про-стота в применении, портативность, применимость для широкого спектра материалов -от металлов до полимеров. ДИ является безобразцовым методом неразрушающего контроля, что позволяет оперативно получать информацию о физико-механических свойствах изделий, не выводя их из эксплуатации [1][2][3][4][5][6][7][8]. В целях эффективного внедрения метода ДИ в практику неразрушающего контроля необходимо решить ряд весьма актуальных и сложных научно-исследовательских задач, одна из которых заключается в разработ-ке и применении устройств, которые позволяют максимально точно и без искажений регистрировать движение индентора в процессе его ударного взаимодействия с испытуемым материалом [9].…”

“…В целях эффективного внедрения метода ДИ в практику неразрушающего контроля необходимо решить ряд весьма актуальных и сложных научно-исследовательских задач, одна из которых заключается в разработ-ке и применении устройств, которые позволяют максимально точно и без искажений регистрировать движение индентора в процессе его ударного взаимодействия с испытуемым материалом [9]. Анализ на-учно-технической литературы [1][2][3][4][5][6][7][8][9][10][11][12] показывает, что исследования в данной сфере при решении описан-ной задачи осуществлялись с помощью акселерометров, а также реализацией магнитоиндукционного и оптических методов в устройствах регистрации скорости движения индентора. Использование акселеро-метров сопряжено с влиянием присоединенной к индентору массы самого датчика, которая неизбежно будет искажать процесс контактного взаимодействия.…”